JP2005155673A - Manufacturing method for bearing mechanism, bearing mechanism, motor, and disk driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャフトおよびスリーブを有する軸受機構、電動式のモータ、並びに、ディスク駆動装置に関する。 The present invention relates to a bearing mechanism having a shaft and a sleeve, an electric motor, and a disk drive device.
従来より、シャフトを円筒状のスリーブに挿入し、潤滑油を介してシャフトを回転可能に支持する軸受機構を有するモータが様々な電子機器に利用されている。例えば、各種情報を記憶するハードディスク駆動装置では、情報が磁気的に記録されるディスク状の記録媒体(すなわち、ハードディスク)がモータにより回転してヘッドにより情報の書き込みおよび読み出しが行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a motor having a bearing mechanism that inserts a shaft into a cylindrical sleeve and rotatably supports the shaft via lubricating oil has been used in various electronic devices. For example, in a hard disk drive that stores various types of information, a disk-shaped recording medium (that is, a hard disk) on which information is magnetically recorded is rotated by a motor, and information is written and read by a head.
ところで、このようなモータでは、起動や停止の際、あるいは外部から大きな衝撃を受けた際に、シャフトとスリーブとが直接的に(すなわち、潤滑油をほとんど介さずに)摺接してしまう。このとき、シャフトおよびスリーブの表面が同一の材料にて形成されていると摺接時の摩擦熱による凝着が生じ易くなるため、一般的にはシャフトとスリーブとの材料構成(いわゆる、マテリアルシステム)として互いに相違するものが用いられる。例えば、シャフトおよびスリーブのうち一方はステンレス鋼にて形成された後に窒化処理が施され、他方はステンレス鋼にて形成されてそのまま用いられ、高い耐摩耗性を有しつつ凝着の発生を抑制することが可能な軸受機構が構成される。 By the way, in such a motor, the shaft and the sleeve are brought into slidable contact directly (that is, with almost no lubricating oil) when starting and stopping or when receiving a large impact from the outside. At this time, if the surfaces of the shaft and the sleeve are formed of the same material, adhesion due to frictional heat at the time of sliding contact is likely to occur. Therefore, in general, the material configuration of the shaft and the sleeve (so-called material system) ) Are different from each other. For example, one of the shaft and sleeve is formed of stainless steel and then subjected to nitriding treatment, and the other is formed of stainless steel and used as it is, while suppressing the occurrence of adhesion while having high wear resistance. A bearing mechanism capable of doing so is configured.
なお、特許文献1では、スリーブにリンを1〜5パーセント含むニッケルリン系無電解メッキを施すことにより、表面硬度が高くかつ形状精度の高いスリーブを作製し、さらに、シャフトにフッ素樹脂の粉を3〜20パーセント、および、リンを7〜15パーセント含む無電解メッキを施してシャフトとスリーブとが凝着することを抑制する手法が開示されている。
近年、ハードディスク駆動装置が携帯可能な様々な電子機器の記憶装置として利用されつつあり、小型化に加えて耐衝撃性や信頼性に対する要求が益々厳しくなっている。ところが、モータの軸受機構において従来のマテリアルシステムでは、耐衝撃性や信頼性に関わる摺動性能の更なる向上が困難である。また、特許文献1の手法ではスリーブの表面硬度を高くすることは可能であるが、耐衝撃性の向上は必ずしも硬度を高くすることにより実現されるものではないと考えられる。
In recent years, hard disk drives are being used as storage devices for various portable electronic devices, and demands for impact resistance and reliability have become increasingly severe in addition to miniaturization. However, it is difficult for the conventional bearing system in the motor bearing mechanism to further improve the sliding performance related to impact resistance and reliability. Further, although the surface hardness of the sleeve can be increased by the method of
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、耐衝撃性および摺動性能に優れた軸受機構を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a bearing mechanism having excellent impact resistance and sliding performance.
請求項1に記載の発明は、軸受機構の製造方法であって、シャフト部材およびスリーブ部材を形成する工程と、前記シャフト部材および前記スリーブ部材のうち一方の部材に無電解ニッケルメッキを施してリン濃度が6パーセント以上12パーセント以下のメッキ層を形成する工程と、前記一方の部材に500℃以上700℃以下の雰囲気中にて析出硬化処理を施す工程とを備える。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の軸受機構の製造方法であって、前記一方の部材が、ステンレス鋼にて形成される。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の軸受機構の製造方法であって、前記一方の部材が前記シャフト部材である。
Invention of Claim 3 is a manufacturing method of the bearing mechanism of
請求項4に記載の発明は、軸受機構であって、シャフトと、前記シャフトが挿入されるスリーブとを備え、前記シャフトおよび前記スリーブのうち一方が、無電解ニッケルメッキにより形成されたリン濃度が6パーセント以上12パーセント以下のメッキ層であって、さらに500℃以上700℃以下の雰囲気中にて析出硬化処理が施されたものを有する。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の軸受機構であって、前記シャフトおよび前記スリーブのうち前記一方が、ステンレス鋼にて形成される。 A fifth aspect of the present invention is the bearing mechanism according to the fourth aspect, wherein the one of the shaft and the sleeve is formed of stainless steel.
請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載の軸受機構であって、前記シャフトが前記メッキ層を有する。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、電動式のモータであって、請求項4ないし6のいずれかに記載の軸受機構と、前記シャフトを前記スリーブに対して相対的に回転させる駆動機構とを備える。
The invention according to claim 7 is an electric motor, comprising the bearing mechanism according to any one of
請求項8に記載の発明は、ディスク駆動装置であって、情報を記録するディスク状の記録媒体を収容する筐体と、前記筐体内部に固定されて、前記記録媒体を回転させる請求項7に記載のモータと、前記記録媒体に対する情報の書き込みまたは読み出しを行うアクセス手段とを備える。
The invention according to
本発明によれば、優れた耐衝撃性を有する軸受機構の摺動性能を向上することができ、これにより、耐衝撃性が高いモータおよびディスク駆動装置の信頼性の向上を図ることもできる。 According to the present invention, it is possible to improve the sliding performance of a bearing mechanism having excellent impact resistance, and thus it is possible to improve the reliability of a motor and disk drive device having high impact resistance.
また、請求項3および6の発明では、軸受機構を容易に製造することができる。
In the inventions of
図1は本発明の一の実施の形態に係る電動式のモータ1が取り付けられた一般的なハードディスク駆動装置80の内部構成を示す図である。ハードディスク駆動装置80の内部はハウジング81により塵や埃が極度に少ないクリーンな空間とされる。ハウジング81は、円板状の記録媒体である記録ディスク82、記録ディスク82への情報の書き込みおよび(または)読み出しを行うアクセス部83、並びに、記録ディスク82を回転させるモータ1を収容する。
FIG. 1 is a diagram showing an internal configuration of a general hard
アクセス部83は、記録ディスク82に近接して情報の書き込みおよび読み出しを磁気的に行うヘッド831、ヘッド831を支持するアーム832、並びに、アーム832を移動させることによりヘッド831と記録ディスク82との相対的位置を変更するヘッド移動機構833を有する。このような構成により、ヘッド831は回転する記録ディスク82に近接した状態で記録ディスク82の所要の位置にアクセスし、情報の書き込みおよび読み出しを行う。
The
図2は、ディスク駆動用のモータ1の構成を示す縦断面図である。モータ1は回転体であるロータ部2、および、固定体であるステータ部3を有し、ロータ部2はシャフト41およびスリーブ42を有する軸受機構4によりステータ部3に対して回転可能に支持される。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the
ロータ部2は、ステータ部3側(図2において下側)に開口する略椀状のロータ本体21を有し、ロータ本体21の中央にはステンレス鋼(例えば、SUS303Cu)にて形成されるとともに表面にメッキ層を有するシャフト41が開口側に突出するようにして固定される。ロータ本体21の外周面にはステータ部3側において、外側に広がった後に下方に向かって屈曲する環状突起部211が形成され、環状突起部211の内周面には多極着磁された円環状の界磁用磁石22が固定される。
The
ステータ部3はシャフト41の中心軸J1に垂直な方向に広がる略円板状のベースプレート31を有し、ベースプレート31の中央には上方に突出する円筒部311が形成される。円筒部311には、ステンレス鋼(例えば、DHS−1)にて形成されるとともにシャフト41の自由端側が挿入される略円筒状のスリーブ42が挿入されて固定される。また、円筒部311の周囲には、環状コアに設けた複数の突極に巻線を施した電機子32が界磁用磁石22の中心軸J1側に対向して設けられる。界磁用磁石22および電機子32はモータ1の駆動機構を構成し、電機子32に接続された図示省略の電流供給回路により供給される電流が制御されることにより、ロータ部2をシャフト41を中心としてステータ部3に対して回転させるトルク(回転力)が発生する。
The stator portion 3 has a substantially disc-
シャフト41の自由端側の端部には中心軸J1を中心として広がる円板状のスラストプレート411が形成される。また、スリーブ42の内周面上において、シャフト41の自由端側には円環状の切欠部421が形成され、スラストプレート411は切欠部421により形成される円板状の空間に嵌入される。さらに、スリーブ42の下側の端部にはスリーブ42の下側開口を閉塞するカウンタープレート43が設けられ、カウンタープレート43はスラストプレート411の下面に対向する。
A disc-
図3はモータ1の軸受機構4を拡大して示す図であり、図2の中心軸J1から右側のみを示している。図3に示すように、シャフト41の外周面上には環状溝412が形成されており、シャフト41とスリーブ42との間において環状溝412より上側および下側には、それぞれ潤滑油が充填されるラジアル軸受部61,62が構成される。ラジアル軸受部61,62においてスリーブ42の内周面には、流体動圧発生用の溝(例えば、ヘリングボーン溝)が形成されており、モータ1の回転時においてシャフト41が中心軸J1に垂直なラジアル方向に支持される。なお、ラジアル軸受部61,62では、シャフト41の外周面およびスリーブ42の内周面のうち少なくともいずれか一方に流体動圧発生用の溝が形成されることにより、流体動圧を利用したラジアル軸受部としての機能が果たされる。
FIG. 3 is an enlarged view showing the
スラストプレート411の上面(環状面)と切欠部421の下側を向く面との間、および、スラストプレート411の下面とカウンタープレート43の上面との間には、それぞれ、潤滑油が充填されるスラスト軸受部63,64が構成される。スラスト軸受部63,64において、スラストプレート411の上面および下面には、流体動圧発生用の溝(例えば、ポンプイン型のスパイラル溝)が形成されており、モータ1の回転時においてシャフト41が中心軸J1方向(アキシャル方向とも呼ばれる。)に支持される。なお、スラスト軸受部63,64においてもラジアル軸受部61,62と同様に、対向面の少なくともいずれか一方に流体動圧発生用の溝が形成されることにより流体動圧を利用したスラスト軸受部としての機能が果たされる。
Lubricating oil is filled between the upper surface (annular surface) of the
また、前述のようにシャフト41の表面全体にはメッキ層410が後述する製造工程において特定の条件にて形成される。
Further, as described above, the
次に、モータ1の軸受機構4を製造する工程の流れについて説明する。図4は軸受機構4を製造する工程の流れを示す図である。軸受機構4を製造する際には、まず、ステンレス鋼にて形成されるシャフト部材(すなわち、後述する工程において表面にメッキ層410が形成されてシャフト41となる部材)、および、スリーブ部材(すなわち、スリーブ42)が、例えば切削加工により作製される(ステップS11)。続いて、表面脱脂やスケール除去、表面活性化等の処理が必要に応じて行われた後、シャフト部材に対してニッケルストライクメッキが施され、下地層が形成される(ステップS12)。ストライクメッキが終了すると、シャフト部材に無電解ニッケルメッキ(すなわち、ニッケルリン系の無電解メッキ)が施され、所定のリン濃度のメッキ層がシャフト部材の下地層上に形成される(ステップS13)。
Next, the flow of the process for manufacturing the
続いて、クロメート処理が施されて防錆皮膜が形成され(ステップS14)、洗浄が行われた後に、シャフト部材に対して析出硬化処理が施されて非晶質のメッキ層が結晶化される(ステップS15)。析出硬化処理は、シャフト部材が載置される炉内雰囲気を、例えば、後述する所定の温度まで60分以内に加熱して、およそ60分間保持した後、30分以内に300℃程度まで急冷することにより行われる。そして、シャフト部材にメッキ層が形成されたシャフト41がスリーブ42に挿入され、さらに、カウンタープレート43がスリーブ42の一方の開口に取り付けられて軸受機構4が完成する(ステップS16)。なお、ステップS12のストライクメッキ、および、ステップS14のクロメート処理は、メッキ層の密着性や耐食性等に応じて必要な場合にのみ行われる。
Subsequently, a chromate treatment is performed to form a rust preventive film (step S14), and after cleaning, a precipitation hardening treatment is performed on the shaft member to crystallize the amorphous plating layer. (Step S15). In the precipitation hardening process, the atmosphere in the furnace in which the shaft member is placed is heated, for example, to a predetermined temperature described later within 60 minutes, held for about 60 minutes, and then rapidly cooled to about 300 ° C. within 30 minutes. Is done. Then, the
次に、図4の製造工程により製造された軸受機構を有するモータが用いられたハードディスク駆動装置に対して、耐衝撃性を評価する試験を行った結果について説明する。表1は、衝撃試験の一例であるチルトドロップ試験の結果を示している。なお、表1において「”」はインチを示している。ここで、チルトドロップ試験とは、図5に示すようにモータが定格回転数にて駆動中のハードディスク駆動装置80において、直方体のハウジングの一の側面と底面とが交わる辺を支軸A1とし、支軸A1側の側面とは反対側の側面と底面とが交わる辺A2を所定の高さHまで持ち上げて離すことにより、ハードディスク駆動装置80に衝撃を与えてモータの回転が停止するか否かによりその耐衝撃性を評価する試験であり、ジャイロモーメントを加味した衝撃試験として知られるものである。
Next, the results of a test for evaluating impact resistance of the hard disk drive device using the motor having the bearing mechanism manufactured by the manufacturing process of FIG. 4 will be described. Table 1 shows the results of a tilt drop test, which is an example of an impact test. In Table 1, “” ”indicates inches. Here, in the tilt drop test, as shown in FIG. 5, in the hard
表1では、軸受機構を製造する際のシャフトのメッキ層のリン濃度と析出硬化処理における処理温度との組み合わせに対するチルトドロップ試験の結果を示しており、表1中の各組み合わせに対応する欄において上段右側および左側の数字はそれぞれ試験を行ったサンプルの数量および結果が得られたサンプルの数量を示し、下段は試験の結果を示している。試験結果において、例えば、「5”NG」は、高さHを5インチ(127mm)として衝撃が与えられた場合にモータの回転が停止した(ただし、5インチより低い高さHではモータの回転は停止しなかった。)ことを示し、「7”および垂直OK」は、高さHを7インチ(約178mm)として衝撃が与えられた場合でもモータの回転が停止せず、さらに、辺A2が支軸A1の真上に位置する状態(すなわち、ハードディスク駆動装置が垂直に立てられて高さHが最大となる状態)から倒されて衝撃が与えられた場合でさえもモータの回転が停止しなかったことを示している。 Table 1 shows the result of the tilt drop test for the combination of the phosphorus concentration of the plating layer of the shaft when manufacturing the bearing mechanism and the treatment temperature in the precipitation hardening process, and in the column corresponding to each combination in Table 1 The numbers on the right and left of the upper row indicate the number of samples tested and the number of samples from which the results were obtained, respectively, and the lower row indicates the results of the tests. In the test results, for example, “5” NG ”indicated that the motor stopped when the impact was applied with the height H being 5 inches (127 mm). "7" and vertical OK "indicates that the rotation of the motor does not stop even when an impact is applied with a height H of 7 inches (about 178 mm), and the side A2 Of the motor stops even when an impact is applied from the state where the disk is positioned directly above the spindle A1 (that is, the hard disk drive is set up vertically and the height H is maximum). Indicates that they did not.
表1より、析出硬化処理温度が600℃および700℃では、リン濃度が6〜8パーセントのいずれの場合も、結果が「7”および垂直OK」となっており優れた耐衝撃性が得られることが判る。また、析出硬化処理温度が500℃であっても、リン濃度が6パーセントおよび8パーセントの場合にそれぞれ「5”NG」および「6”NG」となり、350℃の場合と比較して良好な耐衝撃性が得られる。なお、析出硬化処理温度が高すぎるとメッキ層において鋭敏化が進行し、結晶間に炭素(C)が生じて粒界腐食が発生することが一般的に知られているが、少なくとも700℃まではこのような問題がないことが確認されている。 From Table 1, when the precipitation hardening treatment temperature is 600 ° C. and 700 ° C., the result is “7” and vertical OK ”in any case where the phosphorus concentration is 6 to 8%, and excellent impact resistance is obtained. I understand that. Further, even when the precipitation hardening treatment temperature is 500 ° C., “5” NG ”and“ 6 ”NG” are obtained when the phosphorus concentration is 6% and 8%, respectively. Impact properties can be obtained. It is generally known that when the precipitation hardening temperature is too high, sensitization progresses in the plating layer, carbon (C) is generated between crystals, and intergranular corrosion occurs. Has been confirmed to have no such problems.
一方で、リン濃度に注目すると、析出硬化処理温度350℃および500℃において6パーセントより8パーセントのほうが良い結果を示しており、リン濃度が高いほど耐衝撃性が向上することが判る。したがって、無電解ニッケルメッキを安定して行うことができるリン濃度の経験的範囲を考慮すると、リン濃度6パーセント以上12パーセント以下が優れた耐衝撃性を得ることができる範囲であるといえる。 On the other hand, paying attention to the phosphorus concentration, 8% is better than 6% at the precipitation hardening treatment temperatures of 350 ° C. and 500 ° C., and it is understood that the impact resistance is improved as the phosphorus concentration is higher. Therefore, in view of an empirical range of phosphorus concentration capable of stably performing electroless nickel plating, it can be said that a phosphorus concentration of 6 percent or more and 12 percent or less is a range in which excellent impact resistance can be obtained.
図6(a)ないし(i)は、シャフトのメッキ層のリン濃度と析出硬化処理における処理温度との組み合わせに対するメッキ層のX線解析の結果を示す図である。図6(a)ないし(i)中のスペクトルが示すピークにおいて、上方に○を付すピークはNi3Pの結晶を示すピークであり、×を示すピークはNi単体の結晶を示すピークである。 FIGS. 6A to 6I are diagrams showing the results of X-ray analysis of the plating layer with respect to the combination of the phosphorus concentration of the plating layer of the shaft and the treatment temperature in the precipitation hardening process. Among the peaks shown in the spectra in FIGS. 6A to 6I, the peak marked with a circle is a peak showing Ni 3 P crystal, and the peak showing X is a peak showing Ni single crystal.
図6(a)および(b)は、析出硬化処理温度が350℃であり、リン濃度がそれぞれ6パーセントおよび8パーセントであるメッキ層のX線解析結果を示しており、Ni3Pの結晶を示すピークがそれぞれ0個と2個であり、Ni3Pの結晶化があまり進んでいないことを示している。 FIGS. 6 (a) and (b), the precipitation hardening treatment temperature is 350 ° C., shows the X-ray analysis results of the phosphorus concentration is 6% and 8%, respectively plating layer, the crystals of Ni 3 P The peaks shown are 0 and 2, respectively, indicating that Ni 3 P crystallization has not progressed much.
一方で、図6(c)および(d)は析出硬化処理温度が500℃であり、リン濃度がそれぞれ6パーセントおよび8パーセントの場合のX線解析結果を示しており、Ni3Pの結晶を示すピークがそれぞれ3個存在し、Ni3Pの結晶化が比較的進んでいることが判る。 On the other hand, FIG. 6 (c) and (d) are a precipitation hardening treatment temperature is 500 ° C., the phosphorus concentration indicates the X-ray analysis results for 6% and 8%, respectively, crystals of Ni 3 P It can be seen that there are three peaks shown, and that the crystallization of Ni 3 P is relatively advanced.
また、図6(e)ないし(g)は、析出硬化処理温度が600℃であり、リン濃度がそれぞれ6パーセント、7パーセントおよび8パーセントのX線解析結果を示し、図6(h)および(i)は、析出硬化処理温度が700℃であり、リン濃度がそれぞれ6パーセントおよび8パーセントのX線解析結果を示しており、図6(e)ないし(i)のそれぞれではNi3Pの結晶を示すピークが4個以上存在し、Ni3Pの結晶化がより進んでいることが判る。さらに、各析出硬化処理温度にて比較すると、リン濃度が高いほどNi3Pの結晶化が進むことが判る。これらの結果は表1のチルトドロップ試験の結果に一致しており、Ni3Pの結晶化が進むほど耐衝撃性が向上するといえる。 6 (e) to 6 (g) show X-ray analysis results at a precipitation hardening temperature of 600 ° C. and phosphorus concentrations of 6%, 7%, and 8%, respectively. i) shows the results of X-ray analysis with a precipitation hardening treatment temperature of 700 ° C. and phosphorus concentrations of 6% and 8%, respectively. In each of FIGS. 6 (e) to (i), the crystal of Ni 3 P It can be seen that there are four or more peaks indicating that crystallization of Ni 3 P is more advanced. Furthermore, when compared at each precipitation hardening treatment temperature, it can be seen that the crystallization of Ni 3 P proceeds as the phosphorus concentration increases. These results are in agreement with the results of the tilt drop test in Table 1, and it can be said that the impact resistance is improved as the crystallization of Ni 3 P progresses.
図7は、メッキ層のリン濃度を変更した場合の析出硬化処理における処理温度とビッカース硬度(以下、単に「硬度」という。)との関係を示す図である。なお、図7では図3に示すラジアル軸受部61,62にそれぞれ対応するシャフト41の外周面上の位置における硬度の平均値をRadと示し、スラスト軸受部63,64にそれぞれ対応するスラストプレート411の上面および下面上の位置における硬度の平均値をAxiと示している。また、RadまたはAxiの前に示す比率がメッキ層のリン濃度である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the treatment temperature and the Vickers hardness (hereinafter simply referred to as “hardness”) in the precipitation hardening process when the phosphorus concentration of the plating layer is changed. In FIG. 7, the average value of the hardness at the position on the outer peripheral surface of the
図7に示すように、析出硬化処理温度350℃〜600℃の間では温度が高くなるにつれて硬度はおよそ線形に低下し、600℃と700℃ではおよそ一定の硬さとなっている。したがって、表1のチルトドロップ試験の結果も考慮すると、析出硬化処理温度が低い場合には硬度は高くなるが耐衝撃性は低下し、析出硬化処理温度が高い場合には硬度は低くなるが耐衝撃性は向上するといえる。よって、析出硬化処理温度600℃ではチルトドロップ試験で高さHが最大(垂直)とされてもモータの回転が停止しないほどの優れた耐衝撃性が得られること、並びに、析出硬化処理温度350℃〜600℃の間で硬度が線形に低下することを考えれば、析出硬化処理温度が550℃程度でも十分に良好な耐衝撃性が得られるといえる。 As shown in FIG. 7, the hardness decreases approximately linearly as the temperature increases between 350 ° C. and 600 ° C., and the hardness is approximately constant at 600 ° C. and 700 ° C. Therefore, considering the results of the tilt drop test in Table 1, the hardness increases but the impact resistance decreases when the precipitation hardening treatment temperature is low, and the hardness decreases when the precipitation hardening treatment temperature is high. It can be said that the impact is improved. Therefore, at a precipitation hardening treatment temperature of 600 ° C., excellent impact resistance is obtained so that the rotation of the motor does not stop even when the height H is maximized (vertical) in the tilt drop test, and the precipitation hardening treatment temperature is 350. Considering that the hardness decreases linearly between ℃ and 600 ℃, it can be said that sufficiently good impact resistance can be obtained even when the precipitation hardening temperature is about 550 ℃.
次に、軸受機構4の他の評価手法であるファレックス試験について述べる。ファレックス試験とは、図8に示すように、スリーブが形成される材料であるステンレス鋼にて作製される一対の試験片(以下、「Vブロック」という。)91の間にシャフト41が配置され(正確には、Vブロック91に互いに対向して形成された切欠部911に、シャフト41の材料であるメッキ層を有するステンレス鋼から成る棒状の試験片が挟持され)、潤滑油を常時供給しつつシャフト41を一定の回転数(例えば、1200rpm)にて回転させながら、一方のVブロック91を固定し、他方のVブロック91に荷重Pを負荷して、焼き付き(または、凝着)が生じるまでの時間やその際の荷重の大きさ等の摺動性能が調べられる。
Next, a Falex test, which is another evaluation method for the
図9ないし図13は、ファレックス試験の各種結果を示す図である。図9および図10は、メッキ層のリン濃度を変更した場合の析出硬化処理における処理温度と比摩耗量との関係を示し、それぞれシャフト41の比摩耗量およびVブロック91の比摩耗量を示している。ここで、比摩耗量とは摩耗率(=(体積摩耗量)/(摺動距離))を荷重Pで除した値である。なお、図9および図10、並びに、後述する図11ないし図13では、析出硬化処理を施さなかったメッキ層を有するシャフト(以下、「未処理シャフト」という。)の結果を符号71を付して示し、従来の窒化処理のみが施されたシャフト(以下、「窒化処理シャフト」という。)の結果を符号72を付して示している。
9 to 13 are diagrams showing various results of the Falex test. 9 and 10 show the relationship between the treatment temperature and the specific wear amount in the precipitation hardening process when the phosphorus concentration of the plating layer is changed, and show the specific wear amount of the
図9に示すように、シャフト41においては析出硬化処理温度500〜700℃でリン濃度6パーセントおよび7パーセントの場合に窒化処理シャフトよりも優れた耐摩耗性が実現される。また、図10のVブロック91の比摩耗量については、未処理シャフトおよび窒化処理シャフトと比較して析出硬化処理温度350℃および500℃では、ほぼ同等であるが、600℃および700℃では非常に少なくなっている。
As shown in FIG. 9, in the
図11はメッキ層のリン濃度を変更した場合の析出硬化処理における処理温度と焼き付きが生じる荷重との関係を示しており、図12は処理温度と所定の荷重にて焼き付きが生じるまでの時間との関係を示している。図11および図12では、未処理シャフトおよび窒化処理シャフトと比較して、析出硬化処理温度350℃ではシャフト41の焼き付き荷重および焼き付き時間が同等であるが、500℃〜700℃では、500℃におけるリン濃度7パーセントの場合を除いて、温度が高いほど焼き付き荷重が大きくなるとともに焼き付き時間が長くなり、特に、600℃および700℃では非常に良好な結果となっている。
FIG. 11 shows the relationship between the treatment temperature in the precipitation hardening process and the load at which seizure occurs when the phosphorus concentration of the plating layer is changed, and FIG. 12 shows the time until seizure occurs at the process temperature and a predetermined load. Shows the relationship. In FIGS. 11 and 12, the seizure load and seizure time of the
また、図11および図12では、析出硬化処理温度500℃から600℃の間において焼き付き荷重および焼き付き時間が急激に向上しているため、析出硬化処理温度550℃とすればリン濃度7パーセントの場合であっても、未処理シャフトおよび窒化処理シャフトよりも良好な結果が得られると考えられる。 Further, in FIGS. 11 and 12, the seizure load and the seizure time are drastically improved between the precipitation hardening treatment temperatures of 500 ° C. and 600 ° C. Therefore, when the precipitation hardening treatment temperature is 550 ° C., the phosphorus concentration is 7%. Even so, it is believed that better results are obtained than the untreated shaft and the nitridized shaft.
図13はメッキ層のリン濃度を変更した場合の析出硬化処理における処理温度と摩擦係数との関係を示す図である。図13においても、析出硬化処理温度500℃〜700℃で窒化処理シャフトよりもシャフト41の摩擦係数が小さくなる。このように、ファレックス試験の結果では、析出硬化処理温度を500℃〜700℃とすることで従来の窒化処理シャフトよりも優れた摺動性能が得られることが確認された。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the treatment temperature and the friction coefficient in the precipitation hardening process when the phosphorus concentration of the plating layer is changed. Also in FIG. 13, the friction coefficient of the
以上のように、図2に示すモータ1はシャフト41とスリーブ42とを有する軸受機構4を備え、シャフト41は表面にメッキ層410を有し、このメッキ層410は無電解ニッケルメッキによりリン濃度が6パーセント以上12パーセント以下にて形成され、さらに500℃以上700℃以下の雰囲気中にて析出硬化処理が施されたものとされる。また、スリーブ42はシャフト41のメッキ層410とは異なる材料にて形成される。これにより、シャフト41とスリーブ42とが凝着することが抑制されるとともに優れた耐衝撃性を有する軸受機構4が実現され、モータ1の高速回転時に大きな衝撃が与えられた場合であっても、モータ1の駆動に支障が生じることを防止することができる。また、軸受機構4の摺動性能の向上を図ることもでき、モータ1の信頼性を向上することができる。さらに、このようなモータ1を用いることにより、耐衝撃性が高いハードディスク駆動装置80の信頼性の向上も実現することができる。
As described above, the
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
上記実施の形態における軸受機構4の構造は、一例を示したにすぎず、用途に応じて適宜変更されてよい。
The structure of the
軸受機構4では、スリーブ42に無電解ニッケルメッキにて形成されるとともに析出硬化処理が施されたメッキ層が形成されてもよい。なお、軸受機構4を容易に製造するには、スリーブ42に比べて簡素な形状とされるシャフト41にメッキ層が形成されることが好ましい。
In the
シャフト部材およびスリーブ部材のうち、メッキ層が形成される部材は必ずしもステンレス鋼にて形成される必要はなく、実用可能な範囲で他の材料(例えば、リン青銅、鉄あるいはアルミニウム等の他の金属)にて形成されてもよい。 Of the shaft member and the sleeve member, the member on which the plating layer is formed does not necessarily need to be formed of stainless steel, and other materials (for example, phosphor bronze, iron, aluminum, etc.) as long as it is practical. ).
上記実施の形態では、シャフト41がロータ部2に固定されスリーブ42に対して回転するが、スリーブ42がロータ部2に固定され(または、一体的に形成され)、シャフト41に対して回転してもよい。
In the above embodiment, the
モータ1は、ハードディスク駆動装置80以外に、例えば、光ディスク、光磁気ディスク、その他のディスク状の記録媒体を駆動する装置に利用することができる。
In addition to the hard
1 モータ
4 軸受機構
22 界磁用磁石
32 電機子
41 シャフト
42 スリーブ
80 ハードディスク駆動装置
81 ハウジング
82 記録ディスク
83 アクセス部
410 メッキ層
S11,S13,S15 ステップ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
シャフト部材およびスリーブ部材を形成する工程と、
前記シャフト部材および前記スリーブ部材のうち一方の部材に無電解ニッケルメッキを施してリン濃度が6パーセント以上12パーセント以下のメッキ層を形成する工程と、
前記一方の部材に500℃以上700℃以下の雰囲気中にて析出硬化処理を施す工程と、
を備えることを特徴とする軸受機構の製造方法。 A method of manufacturing a bearing mechanism,
Forming a shaft member and a sleeve member;
Applying electroless nickel plating to one of the shaft member and the sleeve member to form a plating layer having a phosphorus concentration of 6 percent or more and 12 percent or less;
Applying a precipitation hardening treatment to the one member in an atmosphere of 500 ° C. or higher and 700 ° C. or lower;
A method for manufacturing a bearing mechanism, comprising:
前記一方の部材が、ステンレス鋼にて形成されることを特徴とする軸受機構の製造方法。 It is a manufacturing method of the bearing mechanism according to claim 1,
The method of manufacturing a bearing mechanism, wherein the one member is made of stainless steel.
前記一方の部材が前記シャフト部材であることを特徴とする軸受機構の製造方法。 It is a manufacturing method of the bearing mechanism according to claim 1 or 2,
The method of manufacturing a bearing mechanism, wherein the one member is the shaft member.
シャフトと、
前記シャフトが挿入されるスリーブと、
を備え、
前記シャフトおよび前記スリーブのうち一方が、無電解ニッケルメッキにより形成されたリン濃度が6パーセント以上12パーセント以下のメッキ層であって、さらに500℃以上700℃以下の雰囲気中にて析出硬化処理が施されたものを有することを特徴とする軸受機構。 A bearing mechanism,
A shaft,
A sleeve into which the shaft is inserted;
With
One of the shaft and the sleeve is a plating layer having a phosphorus concentration of 6% or more and 12% or less formed by electroless nickel plating, and further subjected to precipitation hardening in an atmosphere of 500 ° C or more and 700 ° C or less. Bearing mechanism characterized by having an applied one.
前記シャフトおよび前記スリーブのうち前記一方が、ステンレス鋼にて形成されることを特徴とする軸受機構。 The bearing mechanism according to claim 4,
The bearing mechanism is characterized in that the one of the shaft and the sleeve is formed of stainless steel.
前記シャフトが前記メッキ層を有することを特徴とする軸受機構。 The bearing mechanism according to claim 4 or 5,
The bearing mechanism, wherein the shaft has the plated layer.
請求項4ないし6のいずれかに記載の軸受機構と、
前記シャフトを前記スリーブに対して相対的に回転させる駆動機構と、
を備えることを特徴とするモータ。 An electric motor,
A bearing mechanism according to any one of claims 4 to 6,
A drive mechanism for rotating the shaft relative to the sleeve;
A motor comprising:
情報を記録するディスク状の記録媒体を収容する筐体と、
前記筐体内部に固定されて、前記記録媒体を回転させる請求項7に記載のモータと、
前記記録媒体に対する情報の書き込みまたは読み出しを行うアクセス手段と、
を備えることを特徴とするディスク駆動装置。 A disk drive device,
A housing for accommodating a disk-shaped recording medium for recording information;
The motor according to claim 7, wherein the motor is fixed inside the casing and rotates the recording medium;
Access means for writing or reading information to or from the recording medium;
A disk drive device comprising:
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